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PROCESSADOR: (Unidade de controle: É o dispositivo mais complexo do…

- - - - Atualmente, há duas tecnologias de projeto de processadores empregadas pelos fabricantes de computadores: 1= Sistemas com conjunto de instruções complexo (Complex Instruction Set
        Computers – CISC); 2- Sistemas com conjunto de instruções reduzido (Reduced Instruction Set
        Computers – RISC).
      - Uma instrução é formada basicamente por dois
        campos: a) Código de operação (Opcode); b)Operando.
        
        Formato das instruções: Código de operação (Opcode): um subgrupo de bits que identifica a operação a ser realizada pelo processador. É o campo da instrução cujo valor binário identifica a operação a ser realizada. Esse valor é a entrada no Decodificador de Instruções na Unidade de Controle. Cada instrução deverá ter um código único que a identifique. Operando: um subgrupo de bits que identifica o endereço de memória onde está contido o dado que será manipulado, ou pode conter o endereço onde o resultado da operação será armazenado.
        
        O ciclo da instrução: A partir da proposta da arquitetura de Von Neumann, da qual os conceitos básicos ainda são válidos, propunha-se que as instruções fossem executadas sequencialmente (a não ser pela ocorrência de um desvio), uma a uma. O contador de instruções indica a sequência de execução, isto é, o CI controla o fluxo de execução das instruções.
        RI ← CI Obter a próxima instrução a ser executada no contador de instrução ( CI) e armazenar no registrador de instrução ( RI ).
        CI ← CI + 1 Incrementar o contador de instrução ( CI ) para que ele aponte para a próxima instrução a ser executada, ou em outras palavras, para o endereço de memória que contém a próxima instrução. Uma vez que as instruções estão
        armazenadas em endereços de memória em uma sequência basta adicionar um ao contador de instruções para se obter o endereço onde está a próxima instrução.
        Interpretar a instrução a ser executada: O código da operação é buscado em um tabela de códigos de operação que mapeia o código de operação para uma operação primitiva do processador.
        Buscar operandos da instrução, se houverem: Algumas instruções possuem operandos, outras não possuem. Por este motivo, esta etapa é opcional, e nem sempre é executada no ciclo de instruções.
        Executar a instrução.
- - - - Função processamento:Encarrega-se de realizar as atividades relacionadas com a efetiva execução de uma operação, ou seja, processar, realizar um cálculo aritmético ou lógico. Se encarrega de realizar as atividades relacionadas com a efetiva execução de uma operação, ou seja, processar.
        
        Processar o dado é executar com ele alguma ação que produza algum tipo de resultado.
        
        Movimentação de dados (memória – UCP, UCP – memória,
        registrador – registrador etc);
        
        Desvios (alteração de sequência de execução de instruções);
        
        Operações lógicas (and, or, xor etc);
        
        Operações de entrada e saída.
        
        Operações aritmética (somar, subtrair, multiplicar e dividir);
        
        Principais componentes:
        
        Registradores - que servem
        para armazenar dados que serão usados pela ULA ou resultados parciais da operações;
        
        Os sistemas mais antigos possuíam um registrador especial chamado acumulador ou ACC (de Accumulator), o qual, além
        de armazenar dados, servia de elemento de ligação entre a
        ULA e os demais dispositivos da UCP.
        
        Nos computadores mais simples é encontrado
        apenas um acumulador.
        
        Em arquiteturas mais complexas, vários registradores podem desempenhar as funções de um acumulador, além de haver diversos registradores de dados de uso geral.
        
        Registrador especial de controle (ou de flags) – armazena um conjunto de bits, cada um deles com funções específicas, decorrentes das operações aritméticas realizadas.
        
        Registradores Especiais de estado: Além dos registradores para armazenamento de dados e de endereços, a área de processamento utiliza outro tipo de registradores que auxiliam e completam a realização das operações matemáticas pela ULA, indicando o estado de vários elementos referentes à operação em si.
        
        Os principais bits de estado são:
        Sinal – contém o sinal resultante da última operação aritmética realizada pelo processador;
        Overflow – quando setado (=1) indica que a última operação aritmética realizada resultou
        em estouro do valor, um erro;
        Zero – quando setado (=1) indica que a última operação aritmética realizada resultou no
        valor zero;
        Vai 1(carry) – indica que ocorreu “vai 1” para o bit mais à esquerda na última operação de
        soma realizada. Pode indicar, também, overflow em operações com números sem sinal.
        
        Unidade lógica e aritmética – é o dispositivo principal da função processamento, o que efetivamente realiza as operações primitivas da máquina;
        
        Sua função efetiva é a execução das instruções dos programas
        que se encontram armazenadas na memória.
        
        Ao chegarem à UCP, as instruções são interpretadas e traduzidas em operações matemáticas a serem executadas
        pela ULA.
        
        A ULA é um aglomerado de circuitos lógicos e componentes eletrônicos que, integrados, realizam as operações supramencionadas.
        
        Barramento interno – a interligação entre estes componentes é
        efetuada pelo barramento interno do processador;
      - Função controle: É encarregada pela atividades de busca, interpretação e controle da execução das instruções, bem como do controle da ação dos demais componentes do sistema de computação. É exercida pelos componentes da UCP que se encarregam das atividades de busca, interpretação e controle da execução das instruções e do controle da ação dos demais componentes do sistema
        de computação. Memória - E/S.
        
        busca da instrução que será executada, armazenando-a em um registrador especial para esta finalidade;
        Interpretação das ações a serem desencadeadas com a execução da instrução. Estas duas etapas compõem o que se denomina ciclo de busca da instrução
        (fetch cycle).
        Geração dos sinais de controle apropriados para ativação das atividades requeridas para a execução propriamente dita da instrução identificada. Esses sinais de controle são enviados aos diversos componentes do sistema, sejam internos do processador (ULA) ou externos (memória ou E/S). Esta etapa é denominada ciclo de execução da instrução.
        
        Os dispositivos básicos de controle são: Unidade de controle – UC; Relógio ou clock; Registrador de instrução – RI ou IR; Contador de instrução – CI ou PC; Decodificador de instrução; Registrador de dados da memória – RDM (MBR) e registrador de endereço de memória – REM (MAR).